CN1133023C - 可连续变速的传动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及连续变速传动机构，它能够根据施加到输出轴的负荷变速输入到输入轴的动力，并在所有齿轮保持啮合的状态下向输出轴传递动力，另外还能够以简单方式实现反向工作。它主要包括：一个变速系统，它接受发动机的动力变速并向输出轴传动；一个变速控制系统，它相应于输出轴的负荷状态自动调节旋转速比；和一个反转系统。本发明包括两个〔复式〕齿轮组，其中每个元件可从两个行星齿轮组除去；和一个反转系统，通过两个齿轮组选择的一个输入元件输入的动力，变成需要的速度，传动到输出轴。本发明的工作特性在于，减速旋转速度小于输入旋转速度，通过利用一个直接离合器，传动到推进器。因此，本发明的特征是，传动到推进器的旋转力矩总大于输入力矩。本发明能够获得大的推进力，性能好，平稳低噪音，在反向工作时能够无极变速。

Description

可连续变速的传动机构
技术领域
本发明涉及可连续变速的传动机构，特别涉及，这样构成的可连续变速的传动机构，即，在所有齿轮啮合的状态下变速时，不脱开啮合或改变齿轮，输入到输入轴的动力根据施加到输出轴的负荷传动到输出轴；反向旋转传动也能够以简单的方式无极地，或以固定的速比进行。
背景技术
一般来说，在传动中，通过在改变速度时选择数个预定传动比中的一个进行速度改变，存在着仔细脱开啮合和改变齿轮的麻烦。常规的自动传动是结构复杂的皮带式的，制造昂贵，因为磨损、噪音和打滑，能力范围有限，而不能够广泛应用。
发明概述
本发明是为了解决上述问题做出的，因此，本发明的目的是提供一种可连续变速的传动，它不使用复杂机构，快速地响应负荷改变，平滑传递旋转力，用简单的结构在正转和反转无极地变速，减少制造成本，提高寿命。
为了达到这些目的，本发明包括：一个变速系统，它接受发动机的动力，变速并向输出轴传动；一个变速控制系统，它相应于输出轴的负荷状态自动控制旋转速比；和4种不同的反转系统，特别是，反转传动能够无极地进行。
概括变速系统、速度控制系统和反转系统的结构，变速系统主要特征是，它利用复式行星齿轮机构，即具有两个齿轮组，其中每个相同元件(中心齿轮或环形齿轮)可从两个行星齿轮组(每个包括一个中心齿轮，一个托架和一个环形齿轮)除去，通过齿轮组组成元件间的适当结合连接，并同时通过选自于2个齿轮组的输入元件，将输入的动力传递给输出轴。
变速控制系统利用一种在已知自动传动机构的变矩器的基础上改进的变矩器。为了便于说明，利用在常规变矩器中使用的组成部件的术语，来说明变速控制系统的结构，变速控制系统包括一个传动体的推进器；一个被传动体的涡轮；一个增加力矩的定子；一根连接到变速系统的连接轴；一根控制轴；和一根固定定子的固定轴。
反转系统具有一个行星齿轮组(中心齿轮，环形齿轮，托架)和一个制动器，通过在齿轮组每个组成元件和变速系统间的适当结合连接，完成无极反转。
应用到本发明系统的离合器和制动器，可以用已知的自动传动机构的多个圆盘浸油离合器和制动器，制动器可采用带式刹车，但是离合器和刹车不限于此。
附图说明
结合附图参考以下说明，将全面理解本发明的特征和目的。
图1-图10示出本发明可连续变速传动机构的第一实施例；
图1是能够在反转I状态工作的本发明连续变速传动机构示意图；
图2是能够在反转II状态工作的本发明连续变速传动机构示意图；
图3是能够在反转III状态工作的本发明连续变速传动机构示意图；
图4是能够在反转IV状态工作的本发明连续变速传动机构示意图；
图5是工作状态图，其中本发明连续变速传动机构在空档状态空转；
图6是本发明连续变速传动机构正转工作状态图；
图7是本发明连续变速传动机构反转I状态工作状态图；
图8是本发明连续变速传动机构反转II状态工作状态图；
图9是本发明连续变速传动机构反转III状态工作状态图；
图10是本发明连续变速传动机构反转IV状态工作状态图；
图11至图21是本发明连续变速传动机构第二至第十二实施例示意图。
各图中相同的符号表示相同的部件。
优选实施例
下面是包括变速系统和连接变速系统的变速控制系统的连续变速传动机构各实施例的说明。即，变速系统能够具有各种结构，通过适当地将变速控制系统连接到各实施例的变速系统能够实现无极变速。
首先，参照附图详细说明由变速控制系统10、变速系统110和与之相连的反转系统RI-RIV构成的本发明第一实施例100。变速控制系统10
变速控制系统10利用公知的自动传动机构的常规变矩器。在常规的自动传动中，发动机产生的动力作为驱动力经由变矩器传递到传动机构的输入轴，而在本发明中，发动机产生的动力直接向输入轴传动，由于通过齿轮组减小了旋转速度，输入轴的旋转力作为一个大的旋转力传动到推进器。
虽然常规自动传动机构的变矩器具有动力传动功能，从发动机接受动力，直接将动力传到自动传动机构的输入轴，但是本发明的变速控制系统具有两个作用，一个是控制速比，以适应传动阻力；另一个是通过变速控制系统向输出轴传递动力。
下面详细说明变速控制系统10的结构。如图1所示，一个中空的连接轴14同轴安装在输入轴12上，并且一个中空控制轴16同轴安装在连接轴14上。推进器外壳18与连接轴14一体成形，推进器20与推进器外壳18一体成形。涡轮22面向推进器20，与控制轴16一体，定子24位于推进器20和涡轮22间，一个中空的固定轴26同轴安装在定子24内侧的控制轴16上，并且单向离合器28插入在定子24和固定轴26间，防止定子24反转。变速系统110
如图1所示，在本发明的第一实施例的变速系统110中，一个输入中心齿轮112与发动机的动力输入的输入轴12一体成形。第一行星齿轮114与输入中心齿轮112外部啮合，第二行星齿轮116与第一行星齿轮114一体。第一行星齿轮114和第二行星齿轮116安装在输出托架118和120上，以便自由旋转。控制中心齿轮122与第二行星齿轮116啮合，并与连接轴14一体。
另外，输出轴124与输入轴112同轴安装，输出轴124通过反转系统的直接离合器连接到输出托架118和120，反转系统直接离合器安装在输出托架118，120和输出轴124间。输出托架118，120一体连接到控制轴16上，控制轴一体连接到变速控制系统的涡轮22上。反转系统(RI-RIV)
下面说明本发明第一实施例的反转系统。
在本发明中，有4个不同的反转系统。作为参考，反转系统能够安装在连接推进器的动力线上，进行固定速比的反转传动，然而，这样的反转系统的结构和工作原理的说明予以省略。
1.反转系统RI
如图1所示，反转系统RI设在变速系统110的输出轴124和输出托架118，120间。反转中心齿轮轴212一体连接到变速系统110的输出托架118，120上，并且反转中心齿轮214与反转中心齿轮轴212形成一体。一个反转行星齿轮216与反转中心齿轮214外侧啮合，安装在一个反转托架218中，以便自由旋转。反转环形齿轮220与反转行星齿轮216外侧啮合，与输出轴124一体。反转制动器222安装在反转托架218的外侧。直接离合器226安装在输出轴124和反转中心齿轮轴212间，使得在直接离合器226动作时，输出托架118，120和输出轴124能够连接。
构成这个反转系统RI的齿轮机构是一个单行星齿轮机构。
2.反转系统RII
如图2所示，反转系统RII设置在变速系统110的输出轴124和输出托架118、120间。反转中心齿轮312与输出轴124形成一体。反转行星齿轮314与反转中心齿轮312外侧啮合，安装在反转托架316中，以便自由旋转。反转环形齿轮318与反转行星齿轮314外侧啮合，与变速系统110的输出托架118，120一体连接。反转制动器320安装在反转托架316的外部。直接离合器324安装在输出托架118，120和输出轴124间，使得在直接离合器324动作时，输出托架118，120和输出轴124能够连接。
构成这个反转系统RII的齿轮机构是单行星齿轮机构。
3.反转系统RIII
如图3所示，反转系统RIII设置在变速系统110的输出轴124和输出托架118、120间。反转中心齿轮轴412一体连接到变速系统110的输出托架118、120上，反转中心齿轮414与反转中心齿轮轴412形成一体。反转行星齿轮416与反转中心齿轮414的外侧啮合，另一个反转行星齿轮418邻近反转行星齿轮416啮合。这两个(双)反转行星齿轮416、418安装在反转托架420中，以便自由旋转。反转托架420与输出轴124一体成形。反转环形齿轮422与反转行星齿轮418外侧啮合，反转制动器424安装在反转环形齿轮422的外侧。直接离合器428安装在反转中心齿轮轴412和反转托架420间，使得在直接离合器428动作时，输出托架118、120和输出轴124能够连接。
构成这个反转系统RIII的齿轮机构是双行星齿轮机构。
4.反转系统RIV
如图4所示，反转系统RIV设在变速系统110的输出轴124和输出托架118、120间。反转中心齿轮512与输出轴124一体。反转行星齿轮514与反转中心齿轮512的外侧啮合，另一个反转行星齿轮516邻近反转行星齿轮514啮合。这两个(双)反转行星齿轮514、516安装在反转托架518中，以便自由旋转，反转托架518一体连接到变速系统110的输出托架118、120上。反转环形齿轮520与反转行星齿轮516的外侧啮合，反转制动器522安装在反转环形齿轮520的外侧。直接离合器526安装在反转托架518和输出轴124间，使得输出托架118、120和输出轴124能够在直接离合器526动作时连接。
构成这个反转系统RIV的齿轮机构是双行星齿轮机构。
在反转系统RI-RIV中设置的每个直接离合器226、324、428、526使得输出托架118、120和输出轴124，通过它在正转状态中的动作一体连接，而在反转状态它们不动作。
下面说明上述结构的本发明连续变速传动机构的每个变速状态的工作方法和根据它的动力传动过程。
在说明前，应理解虽然本发明的连续变速传动能够用在速度改变、输出传动力的任何机构，如机动车、工业机床等，但是在本文中是以机动车作为例子说明。
一些术语涵义是，每个行星齿轮的旋转指围绕它自己的轴(锁销)旋转，转动指托架旋转，在此情况下，通常行星齿轮进行复合的旋转和平移。
另外，为了说明方便，在图左侧观察时的反时针旋转方向取为输入轴的方向，与输入轴相同的方向定义为在每个图中的向上箭头方向↑(或方向A)，相似地，与输入轴的方向相反的方向定义为箭头向下的方向↓(或方向B)，在止动后的旋转(加速状态)以0·↑表示(或0·↓)在旋转后止动(减速)表示为↑·0(或↓·0)，并且行星齿轮在旋转后不围绕它自己的轴旋转和所有旋转体作为一个整体，以与输入转动相同的转动进行旋转时的状态，表示为↑·1(或↓·1)。
以结合反转系统RI的结构为基础，说明空档和正转状态的工作方法。I空档状态(图5)：输出轴124止动
输入轴12↑-输入中心齿轮112↑-第一行星齿轮114↓·
Figure C9719992600191
(1)第二行星齿轮116↓·1-控制中心齿轮122↑-连接轴14↑-推进器外壳18↑-推进器20↑-涡轮22↑·1-控制轴16↑·1-输出托
Figure C9719992600192
-反转中心齿轮214↑·1-反转行星齿轮216↓-反转托架218↑：(空转)。
空档状态是这样的状态，其中，如图5所示，直接离合器226和反转制动器222脱开，发动机的动力不能够使输出轴124旋转，系统空转。即，如果安装在输出轴124和与输出托架一体的反转中心齿轮轴212间的直接离合器226脱开，在变速系统110和输出轴124间的动力传动中断。
在发动机的动力输入时，输入轴12旋转，与输入轴12一体形成的输入中心齿轮112也沿与输入轴12相同方向A旋转，并且与输入中心齿轮112啮合的第一行星齿轮114沿与输入中心齿轮112的旋转方向的反向B旋转。与第一行星齿轮114一体的第二行星齿轮116沿方向B旋转，与第二行星齿轮116内侧啮合的控制中心齿轮122沿与第二行星齿轮116的旋转方向的反向A旋转。一体连接到控制中心齿轮122上的连接轴14，连接到连接轴14上的推进器外壳18和与推进器外壳18一体的推进器20沿方向A旋转。
面向推进器20安装的涡轮22由流体的流动带动沿方向A旋转，与涡轮22一体连接的控制轴16沿方向A旋转，一体连接到控制轴16上的输出托架118、120沿方向A旋转。与输出托架118、120一体的反转中心齿轮轴212也沿方向A旋转，与反转中心齿轮轴212一体的反转中心齿轮214沿方向A旋转，并使与反转中心齿轮214外侧啮合的反转行星齿轮216沿方向B旋转。因为与反转行星齿轮216外侧啮合的输出环形齿轮220，由输出轴124的负荷止动，反转托架沿方向A空转。II正转状态(图6)
输入轴12↑-输入中心齿轮112↑-第一行星齿轮114↓
(1)第二行星齿轮116↓·1-控制中心齿轮122↑-连接轴14↑-推进器外壳18↑-推进器20↑-涡轮220·↑-控制轴160·↑-输出托-(直接离合器)-输出轴1240·↑
这是一种这样的状态，其中安装在输出轴124和与输出托架118、120一体的反转中心齿轮轴212间的直接离合器226动作。
如果发动机动力输入到输入轴12，与输入轴12一体的输入中心齿轮112沿与输入轴12的相同的方向A旋转，与输入中心齿轮112啮合的第一行星齿轮114沿与输入中心齿轮112的旋转方向的反方向B旋转，因为输出托架118、120由通过直接离合器226连接的输出轴124的负荷止动。通过第一行星齿轮114的旋转，一体连接到第一行星齿轮114的第二行星齿轮116沿方向B旋转，并降低与第二行星齿轮116啮合的控制中心齿轮122的沿方向A的旋转速度。一体连接到控制中心齿轮122上的连接轴14，一体连接到连接轴14的推进器外壳18，和与推进器外壳18一体的推进器20，减速并沿方向A旋转。
在此，审视由低级到高级的无极变速的过程，在由直接离合器226动作连接的输出轴124，输出托架118、120，控制轴16和涡轮22止动的状态下，通过输入中心齿轮112，传动到第一行星齿轮114的旋转力，通过第二行星齿轮116增加，并传动到控制中心齿轮122。增加的旋转力经由与控制中心齿轮122一体的连接轴14，和与连接轴14一体连接的推进器外壳18，传动到与推进器外壳18一体的推进器20。此时，因为由于直接离合器226的动作，涡轮22由输出轴124的负荷止动，在推进器和涡轮间发生旋转差。
鉴于变矩器的特性，推进器20的增加的旋转力传动到涡轮22，传动到涡轮22的旋转力经由控制轴16和一体连接到控制轴上的输出托架118、120，传动到输出轴124，并且如果在输出轴124上作用的阻力和传动到涡轮22的旋转力处于平衡，那么输出轴被驱动。这是低速度启动状态。
如果发动机的旋转速度增加，在推进器22和涡轮22间的旋转差变得较大，因此，传动到涡轮22的旋转力增加，如果传动到涡轮22的旋转力大于由于输出轴124的负荷而作用在涡轮22上的阻力，输出轴124加速，直到从推进器20传递过来的涡轮22的旋转力与作用在涡轮22上的阻力平衡。
如果输出轴124加速，输出轴124的负荷降低，因此，作用在涡轮22上的阻力也降低。如果作用在涡轮22上的阻力降低，在推进器20和涡轮22间的旋转差降低，直到与阻力平衡。因此，涡轮22的旋转速度沿与推进器20的旋转方向相同方向A增加，并且连接到涡轮22上的输出托架118、120的旋转速度也沿方向A增加。与输出托架118、120一体的输出轴124的旋转速度增加，如果输出轴124的负荷由于输出轴124的旋转速度增加进一步减小，因此负荷与输入轴12的驱动力平衡，推进器20和涡轮22以1∶1的速比旋转，第一行星齿轮114和第二行星齿轮116不围绕它们自己的轴旋转，但是，所有的旋转体一体旋转。这是高速状态。
在本实施例中，审视传动到推进器20的旋转力，因为由第一行星齿轮114和第二行星齿轮116增加的高于输入轴12的旋转力，通过控制中心齿轮122和连接轴14，作用在推进器20上，使得传动到涡轮22，在低速状态，大的旋转力施加到输出轴124，从而获得良好的加速和效率。III反转状态(图7-图10)
1.反转I状态(图7)
输入轴12↑-输入中心齿轮112↑-第一行星齿轮114↓·
(1)第二行星齿轮116↓·1-控制中心齿轮122↑-连接轴14↑-推进器外壳18↑-推进器20↑-涡轮220·↑-控制轴160·↑-输-反转中心齿轮2140·↑-反转行星齿轮2160·
Figure C9719992600223
(3)反转托架218：止动(由反转制动器动作)
(4)反转环形齿轮2200·↓-输出轴1240·↓
在反转I状态，直接离合器226脱开，安装在反转托架218上的反转制动器222动作。
如果发动机的动力输入到输入轴12，与输入轴12形成一体的输入中心齿轮112沿与输入轴12相同的方向A旋转。因为输出托架118、120，一体连接输出托架118、120的反转中心齿轮轴212和与反转中心齿轮轴212一体的反转中心齿轮214，由于反转制动器222的动作，与输出轴124一起处于瞬时静止状态，与输入中心齿轮112啮合的第一行星齿轮114沿与输入中心齿轮112的旋转方向的反向B旋转，减速，并通过第二行星齿轮116，使控制中心齿轮122沿方向A旋转。另外，与控制中心齿轮122一体连接的连接轴14，与连接轴14一体的推进器外壳18和与推进器外壳18一体的推进器20被减速并沿方向A旋转。
在此，审视无极变速过程，反转托架218，一体连接到输出轴124上的反转环形齿轮220，由于安装在反转托架218外部的反转制动器222的动作，处于静止状态，另外，与反转中心齿轮214一体的反转中心齿轮轴212，一体连接反转中心齿轮轴212的输出托架118、120，控制轴16，和由直接离合器226连接到输出托架118、120的涡轮22也处于瞬时静止状态。在此状态，通过输入中心齿轮112传动到第一行星齿轮114的旋转力的一部分通过第二行星齿轮116传动到控制中心齿轮122，还通过与控制中心齿轮122一体的连接轴14，和推进器外壳18，传动到推进器20。此时，因为涡轮22被止动，在推进器20和涡轮22间产生旋转差。
鉴于变矩器的特性，在推进器20和涡轮22间的旋转差越大，旋转力越大，推进器20增加的旋转力传动到涡轮22，因此，传动到涡轮22的旋转力通过控制轴16和一体连接到控制轴上的输出托架118、120，传动到反转中心齿轮轴212和反转中心齿轮214，并且如果由于输出轴124的负荷产生的作用在反转中心齿轮214上的阻力，与传动到涡轮22上的旋转力建立平衡，反转中心齿轮214被驱动。在反转中心齿轮214旋转时，旋转力传动到与反转中心齿轮214啮合的反转行星齿轮216，并因为反转制动器222的动作，反转托架218止动，反转行星齿轮216沿方向A的反向B旋转，并沿方向B旋转与反转行星齿轮216的外侧啮合的反转环形齿轮220。这是反转启动状态。
如果发动机旋转速度增加，在推进器20和涡轮22间的旋转差变大，传动到涡轮22的旋转力增加，传动到涡轮22的旋转力大于，由于输出轴124的负荷，通过反转中心齿轮214作用在涡轮22上的阻力，反转中心齿轮214加速，直到从推进器20传递过来的涡轮22的旋转力与作用在涡轮22上的阻力平衡，与输出轴124一体的反转环形齿轮220的旋转速度通过反转行星齿轮216沿方向B增加。
如果输出轴124的旋转速度增加，因为输出轴124的负荷降低，通过反转中心齿轮214作用在涡轮22上的阻力也降低。如果作用在涡轮22上的阻力降低，在推进器20和涡轮22间的旋转差降低，直到旋转力与阻力平衡为止。因此，涡轮22的旋转速度沿与推进器20的相同的方向A增加，另外，与涡轮22一体连接的控制轴16和与控制轴16一体连接的输出托架118、120的旋转速度沿方向A增加。如果输出托架118、120的旋转速度增加，一体连接到输出托架118、120的反转中心齿轮轴212和反转中心齿轮214的旋转速度也增加，反转环形齿轮220和输出轴124的旋转速度通过反转行星齿轮216也增加。
如上所述，根据本发明的反转系统RI(与其它反转系统相同)的反转I状态的工作特性是，即使在反转时间，根据输出轴124的负荷能够取得无极反向传动。
审视在本发明反转系统RI中的传动到输出轴124的旋转力，由第一行星齿轮114和第二行星齿轮116增加的大于输入轴12的旋转力，传动到控制中心齿轮122，通过连接轴14它作用到推进器20，并且旋转力进一步由作用在涡轮22上的推进器20增加，也通过一体连接到涡轮22上的控制轴16和一体连接到控制轴16上的输出托架118、120和反转中心齿轮轴212，传动到反转中心齿轮214，通过反转行星齿轮216驱动与输出轴124一体的反转环形齿轮220，因此，大的旋转力在反转时间驱动输出轴124，以致改善了加速和效率，即使反转也能够达到平稳低噪音运行。
2.反转II状态(图8)
输入轴12↑-输入中心齿轮112↑-第一行星齿轮114↓·
Figure C9719992600251
(1)第二行星齿轮116↓·1-控制中心齿轮122↑-连接轴14↑-推进器外壳18↑-推进器200·↑-涡轮220·↑-控制轴160·↑-输出
Figure C9719992600252
(3)反转托架316：止动(由于反转制动器作用)
(4)反转行星齿轮3140·↑-反转中心齿轮3120·↓-输出轴1240·↓
在反转II状态，直接离合器324脱开，安装在反转托架316上的反转制动器320动作。
因为在变速系统110和变速控制系统10上的反转II状态中的旋转方向和动力传动过程与根据上述的反转系统RI的工作所述的反转I状态中的相同，省略它的说明，在此，仅说明通过反转系统RII向输出轴124传动的过程。
如图8所示，一体连接输出托架118、120的反转环形齿轮318，通过变速系统110的输出托架118、120的旋转，沿方向A旋转，与输出托架118、120的旋转方向相同。因为反转托架316由反转制动器320的动作止动，与反转环形齿轮318内侧啮合的反转行星齿轮314沿方向A旋转，与反转环形齿轮318的旋转方向相同，并使与反转行星齿轮314内部啮合的反转中心齿轮312沿方向A的反方向B旋转。而且，一体连接到反转中心齿轮312上的输出轴124，由反转中心齿轮312的旋转带动，沿方向B旋转。
3.反转III状态(图9)
输入轴12↑-输入中心齿轮112↑-第一行星齿轮114↓·
Figure C9719992600261
(1)第二行星齿轮116↓·1-控制中心齿轮122↑-连接轴14↑-推进器外壳18↑-推进器20↑-涡轮220·↑-控制轴160·↑-输出托
(3)反转行星齿轮4180·↑-反转环形齿轮422：止动(由反转制动器动作)
(4)反转托架4200·↓-输出轴1240·↓
在反转系统III状态中，直接离合器428脱开，安装在反转环形齿轮422上的反转制动器424动作。
因为在变速系统110和变速控制系统10上的反转III状态中的旋转方向和动力传动过程，同于就上述反转系统RI的工作所述的反转I状态中的相同，省略它的说明。在此仅说明通过反转系统RIII向输出轴124传动动力的过程。
如图9所示，一体连接输出托架118、120的反转中心齿轮轴412通过变速系统110的输出托架118，120的旋转，沿方向A旋转，与输出托架118，120方向相同，并且一体连接到反转中心齿轮轴412上的反转中心齿轮414沿方向A旋转。反转中心齿轮414使与反转中心齿轮414啮合的反转行星齿轮416沿相反的方向B旋转，并且反转行星齿轮416沿方向A，旋转邻近并啮合反转行星齿轮416的另一个反转行星齿轮418。尽管反转行星齿轮418倾向于旋转与反转行星齿轮418的外侧啮合的反转环形齿轮422，因为反转环形齿轮422，由于反转制动器424的动作被止动，反转行星齿轮418沿方向B旋转反转托架420。而且，一体连接到反转托架420上的输出轴124沿方向B旋转。
4.反转IV状态(图10)
输入轴12↑-输入中心齿轮112↑-第一行星齿轮114↓·
(1)第二行星齿轮116↓·1-控制中心齿轮122↑-连接轴14↑-推进器外壳18↑-推进器20↑-涡轮220·↑-控制轴160·↑-输出托
Figure C9719992600272
(3)反转行星齿轮5160·↓-反转环形齿轮520：止动(由于反转制动器的动作)
(4)反转行星齿轮5140·↑-反转中心齿轮5120·↓-输出轴1240·↓
在反转IV状态中，直接离合器526脱开，安装在反转环形齿轮520上的反转制动器522动作。
因为在变速系统110和变速控制系统10上的反转IV状态中的旋转方向和动力传动过程，与就上述的反转系统RI的工作所述的反转I状态中的相同，省略它的说明，在此，仅说明通过反转系统RIV向输出轴124传动的过程。
如图10所示，通过变速系统110的输出托架118，120的旋转，一体连接到输出托架118、120上的反转托架518沿方向A旋转，与输出托架118、120旋转方向相同。在反转托架518旋转时，这个旋转传动到反转行星齿轮514、516，并且因为啮合反转行星齿轮516外侧的反转环形齿轮520由反转制动器522止动，反转行星齿轮516沿相反方向B旋转，并沿方向A旋转与其邻近啮合的反转行星齿轮514。与反转行星齿轮514内侧啮合的反转中心齿轮512沿相反方向B旋转，并沿相同方向B旋转与之一体连接的输出轴124。
下面说明本发明的第二至第十二实施例。在第二至第十二实施例中，因为变速控制系统的安装结构和工作方法与第一实施例的变速控制系统相同，故省略变速控制系统结构和工作方法的说明。虽然在变速系统中也有不同，工作方法或变速过程的原理与第一实施例的相似，因此省略详细的说明。类似地，反转系统的安装结构与第一实施例是相同的，工作方法和变速过程与第一实施例相似，因此省略详细的说明。
另外，尽管推进器I和涡轮T的位置会在变速控制系统中改变，但由于在变速时的工作方法和动力传动过程与第一实施例相同，也省略它的说明。
因此，考虑如上所述的结构、工作方法和变速过程的相似性，为了说明简练和方便，示意地示出每个实施例的结构。
即，第二至第十二实施例的示意图在图11至图21中示出，示出了结合了反转系统RI的结构。
尽管变速系统基本上利用复式行星齿轮机构，但输入方法、将齿轮组连接到推进器和涡轮的方法、以及结合构成元件的方法中有着不同。既然工作方法和变速过程与第一实施例相同，与相应的图结合的表1中说明了变速系统每个实施例。
                                           表1
实施例 相应图   行星齿轮类型    输入  与推进器I连接  与涡轮T和输出传动机构连接
  C21侧   C12侧
    1   图1   SP21   SP12     S1     S2     C12(C21)
    2   图11   SP21   SP12     R2     R1     C12(C21)
    3   图12   SP21   SP12     C12(C21)     S1     S2
    4   图13   SP21   SP12     C12(C21)     R2     R1
    5   图14   DP21   DP12     S1     S2     C12(C21)
    6   图15   DP21   SP12     S1     C12(C21)     S2
    7   图16   SP21   DP12     S1     C12(C21)     S2
    8   图17   DP21   DP12     R1     R2     C12(C21)
    9   图18   DP21   SP12     R1     C12(C21)     R2
    10   图19   SP21   DP12     R1     C12(C21)     R2
    11   图20   DP21   DP12     C12(C21)     S1     S2
    12   图21   DP21   DP12     C12(C21)     R1     R2
为了参考，在表和图中使用的主要元件的符号说明如下：
I：推进器
T：涡轮
S：定子
B1：反转制动器
CLD：直接离合器
DP：双行星齿轮组
DP12：双行星齿轮的第一组
DP21：双行星齿轮的第二组
SP：单行星齿轮组
SP12：单行星齿轮第一组
SP21：单行星齿轮第二组
S1：第一中心齿轮
S2：第二中心齿轮
C1：第一托架
C2：第二托架
C12，C21：行星齿轮托架
R1：第一环形齿轮
R2：第二环形齿轮
SR：反转中心齿轮
CR：反转行星齿轮托架
RR：反转环形齿轮
在此，在两个齿轮组上的相同元件后缀1和2的顺序是这样确定的，第一个(或右)编号为1，第二个(或左)编号为2。后缀的两个数字(12或21)指一整体，即元件是彼此一体连接的。12表示右部分，21表示左部分。在反转系统RI-RIV中使用的行星齿轮机构包括单行星齿轮机构或双行星齿轮机构。单行星齿轮机构包括一个反转中心齿轮SR，一组单行星齿轮SP，一个反转行星齿轮托架CR，和一个反转环形齿轮RR。另外，双行星齿轮机构包括一个反转中心齿轮SR，一组双行星齿轮DP，一个反转行星齿轮托架CR和一个反转环形齿轮RR。
在第一实施例中的每个数码对应如下：
12→IS
124→OS
20→I
22→T
24→S
112→S1
114→SP12
116→SP21
118、120→C12，C21
122→S2
222、320，424，522→B1
226、324，428，526→CLD
214，312，414，512→SR
216、314→SP
416，418；514，516→DP
218、316，420，518→CR
220、318，422，520→RR
在本发明中，通过设置中心齿轮、支撑行星齿轮和环形齿轮的托架，在每个元件间适当结合，正确选择输入元件和建立传动比的方法能够构成种种实施方式，而且与涡轮、推进器、和反转制动器的连接可以变化，因此，本发明的范围不限于作为例子示出的实施例。
例如，第五实施例(这结构表示为(T)(I)-(A)在图14中示出，用其(T)和(I)的横向的布置颠倒的结构，即结构(I)(T)-(A)可以达到希望的用途，在图14A中示出此例。
而且，即使考虑输入元件的对称，输入元件改变，也可以达到希望的用途。即，考虑第五实施例对称而改变输入元件的结构(T)(I)-(B)示于图14B，在此，用(T)和(I)横向排列颠倒的结构，即结构(I)(T)-(B)，能够满足希望用途，图14C示出它的例子。
作为参考，如果设置安装在连接到推进器的动力传动线上的反转系统(在工作时以固定速比进行反转传动)，而不是反转系统(RI-RIV)，(T)和(I)可以位于输出轴的侧面，这样的结构(A)-(T)(I)例子示于图14D。在此，(T)和(I)的横向排列颠倒的结构，即(A)-(I)(T)的例子示于图14E。
在考虑输入元件对称而改变输入元件的结构中，如果设置安装在连接推进器的动力传动线上的反转系统，(T)和(I)可以位于输出轴侧面，这样的结构(B)-(T)(I)示于图14F，在此，(T)和(I)的横向排列颠倒的结构，即(B)-(I)(T)的例子示于图14G。
如上所述，在本发明中，根据作为例子示出的实施例，不仅可以改变输入元件，也可以改变涡轮和推进器的连接，而当然，根据每个实施例的特性改变工作过程。虽然每个这样的例子没有在本说明中具体说明，但是鉴于本发明的要点，这些实施方式当然是在本发明的范围内。
因为就本发明的工作原理来说能够完全理解本发明的实施例，需要时参考图，因此省略第一与第二行星齿轮间的传动比和中心齿轮与环形齿轮间传动比的说明并不限制本发明范围。
显然根据本发明的要点，本发明连续变速传动机构不限这些实施例，而是能够适用于各种车辆，工业机床的所有能够变速的，并向输出轴输出动力的所有装置。在本发明的范围内能够作出种种改变。
如上所述，本发明的连续变速传动能够快速响应负荷变化，在所有齿轮啮合状态下平稳地传动旋转力，另外，简单结构能够在正转和反转时无极变速，减少制造成本，改善寿命。

Claims (16)

1.一种连续变速传动机构，包括：
一输入轴(IS)，向所述传动机构传递动力；
一输出轴(OS)，从所述传动机构输出动力；
一复式行星齿轮机构，包括：
(i)第一中心齿轮(S1)，由所述输入轴(IS)驱动；
(ii)第一单行星齿轮组(SP12)，与所述第一中心齿轮(S1)啮合；
(iii)第二单行星齿轮组(SP21)，固定到所述第一单行星齿轮组(SP12)，与其一体地旋转；
(iv)第二中心齿轮(S2)，与所述第二单行星齿轮组(SP21)啮合；以及
(v)一行星齿轮托架(C12、C21)，可旋转地支撑所述第一和第二行星齿轮组(SP12、SP21)；
一推进器(I)，传动连接到所述第二中心齿轮(S2)；
一涡轮(T)，传动连接所述行星齿轮托架(C12、C21)；以及
一定子(S)，通过一个单向离合器，位于所述推进器和所述涡轮间，
其动力从输入轴(IS)输入，经所述复式行星齿轮机构传动到推进器(I)，带动涡轮(T)，然后由与涡轮(T)传动连接的行星齿轮托架(C12、C21)输出。
2.一种连续变速传动机构，包括：
一输入轴(IS)，向所述传动机构传递动力；
一输出轴(OS)，从所述传动机构输出动力；
一复式行星齿轮机构，包括：
(i)第一环形齿轮(R1)；
(ii)第一单行星齿轮组(SP12)，与所述第一环形齿轮(R1)啮合；
(iii)第二单行星齿轮组(SP21)，固定到所述第一单行星齿轮组(SP12)，与其一体地旋转；
(iv)第二环形齿轮(R2)，与所述第二单行星齿轮组(SP21)啮合，并由所述输入轴(IS)驱动；
(v)一个行星齿轮托架(C12、C21)，可旋转地支撑所述第一和第二行星齿轮组(SP12、SP21)；
一推进器(I)，传动连接到所述第一环形齿轮(R1)；
一涡轮(T)，传动连接所述行星齿轮托架(C12、C21)；
一定子(S)，通过一个单向离合器，位于所述推进器和所述涡轮间，
其动力从输入轴(IS)输入，经所述复式行星齿轮机构传动到推进器(I)，带动涡轮(T)，然后由与涡轮(T)传动连接的行星齿轮托架(C12、C21)输出。
3.一种连续变速传动机构，包括：
一个输入轴(IS)，向所述传动机构传递动力；
一个输出轴(OS)，从所述传动机构输出动力；
一复式行星齿轮机构，包括：
(i)第一中心齿轮(SI)；
(ii)第一单行星齿轮组(SP12)，与所述第一中心齿轮(S1)啮合；
(iii)第二单行星齿轮组(SP21)，固定到所述第一单行星齿轮组(SP12)，与其一体地旋转；
(iv)第二中心齿轮(S2)，与所述第二单行星齿轮组(SP21)啮合；以及
(v)一个行星齿轮托架(C12、C21)，可旋转地支撑所述第一和第二行星齿轮组(SP12、SP21)，并由所述输入轴(IS)驱动；
一推进器(I)，传动连接到所述第一中心齿轮(S1)；
一涡轮(T)，传动连接到所述第二中心齿轮(S2)；以及
一定子(S)，通过一个单向离合器，位于所述推进器和所述涡轮间，
其动力从输入轴(IS)输入，经所述复式行星齿轮机构传动到推进器(I)，带动涡轮(T)，然后由与涡轮(T)传动连接的第二中心齿轮(S2)输出。
4.一种连续变速传动机构，包括：
一输入轴(IS)，向所述传动机构传递动力；
一输出轴(OS)，从所述传动机构输出动力；
一复式行星齿轮机构，包括：
(i)第一环形齿轮(R1)；
(ii)第一单行星齿轮组(SP12)，与所述第一环形齿轮(R1)啮合；
(iii)第二单行星齿轮组(SP21)，固定到所述第一单行星齿轮组(SP12)，与其一体地旋转；
(iv)第二环形齿轮(R2)，与所述第二单行星齿轮组(SP21)啮合；以及
(v)一行星齿轮托架(C12、C21)，可旋转地支撑所述第一和第二行星齿轮组(SP12、SP21)，并由所述输入轴(IS)驱动；
一推进器(I)，传动连接到所述第二环形齿轮(R2)；
一涡轮(T)，传动连接到所述第一环形齿轮(R1)；
一定子(S)，通过一个单向离合器，位于所述推进器和所述涡轮间，
其动力从输入轴(IS)输入，经所述复式行星齿轮机构传动到推进器(I)，带动涡轮(T)，然后由与涡轮(T)传动连接的第一环形齿轮(R1)输出。
5.一种连续变速传动机构，包括：
一输入轴(IS)，向所述传动机构传递动力；
一个输出轴(OS)，从所述传动机构输出动力；
一复式行星齿轮机构，包括：
(i)第一中心齿轮(SI)，由所述输入轴(IS)驱动；
(ii)第一双行星齿轮组(DP12)，与所述第一中心齿轮(S1)啮合；
(iii)第二双行星齿轮组(DP21)，其外侧齿轮与所述第一双行星齿轮组(DP12)的外侧齿轮一体地形成；
(iv)第二中心齿轮(S2)，与所述第二双行星齿轮组(DP21)啮合；以及
(v)一行星齿轮托架(C12、C21)，可旋转地支撑所述第一和第二行星齿轮组(DP12、DP21)；
一推进器(I)，传动连接到所述第二中心齿轮(S2)；
一涡轮(T)，传动连接到所述行星齿轮托架(C12、C21)；以及
一定子(S)，通过一个单向离合器，位于所述推进器和所述涡轮间，
其动力从输入轴(IS)输入，经所述复式行星齿轮机构传动到推进器(I)，带动涡轮(T)，然后由与涡轮(T)传动连接的行星齿轮托架(C12、C21)输出。
6.一种连续变速传动机构，包括：
一输入轴(IS)，向所述传动机构传递动力；
一输出轴(OS)，从所述传动机构输出动力；
一复式行星齿轮机构，包括：
(i)第一中心齿轮(S1)，由所述输入轴(IS)驱动；
(ii)第一单行星齿轮组(SP12)，与所述第一中心齿轮(S1)啮合；
(iii)第二双行星齿轮组(DP21)，其外侧齿轮与所述第一单行星齿轮组(SP12)一体形成；
(iv)第二中心齿轮(S2)，与所述第二双行星齿轮组(DP21)啮合；
(v)一行星齿轮托架(C12、C21)，可旋转地支撑所述第一和第二行星齿轮组(SP12、DP21)；
一推进器(I)，传动连接到所述行星齿轮托架(C12、C21)；
一涡轮(T)，传动连接到所述第二中心齿轮(S2)；
一定子(S)，通过一个单向离合器，位于所述推进器和所述涡轮间，
其动力从输入轴(IS)输入，经所述复式行星齿轮机构传动到推进器(I)，带动涡轮(T)，然后由与涡轮(T)传动连接的第二中心齿轮(S2)输出。
7.一种连续变速传动机构，包括：
一输入轴(IS)，向所述传动机构传递动力；
一输出轴(OS)，从所述传动机构输出动力；
一复式行星齿轮机构，包括：
(i)第一中心齿轮(S1)，由所述输入轴(IS)驱动；
(ii)第一双行星齿轮组(DP12)，与所述第一中心齿轮(S1)啮合；
(iii)第二单行星齿轮组(SP21)，与所述第一双行星齿轮组(DP12)的外侧齿轮一体形成；
(iv)第二中心齿轮(S2)，与所述第二单行星齿轮组(SP21)啮合；以及
(v)一行星齿轮托架(C12、C21)，可旋转地支撑所述第一和第二行星齿轮组(DP12、SP21)；
一推进器(I)，传动连接到所述行星齿轮托架(C12、C21)；
一涡轮(T)，传动连接到所述第二中心齿轮(S2)；以及
一定子(S)，通过一个单向离合器，位于所述推进器和所述涡轮间，
其动力从输入轴(IS)输入，经所述复式行星齿轮机构传动到推进器(I)，带动涡轮(T)，然后由与涡轮(T)传动连接的第二中心齿轮(S2)输出。
8.一种连续变速传动机构，包括：
一输入轴(IS)，向所述传动机构传递动力；
一输出轴(OS)，从所述传动机构输出动力；
一复式行星齿轮机构，包括：
(i)第一环形齿轮(R1)，由所述输入轴(IS)驱动；
(ii)第一双行星齿轮组(DP12)，与所述第一环形齿轮(R1)啮合；
(iii)第二双行星齿轮组(DP21)，其内侧齿轮与所述第一双行星齿轮组(DP12)的内侧齿轮一体形成；
(iv)第二环形齿轮(R2)，与所述第二双行星齿轮组(DP21)啮合；以及
(v)一行星托架(C12、C21)，可旋转地支撑所述第一和第二行星齿轮组(DP12、DP21)；
一推进器(I)，传动连接到所述第二环形齿轮(R2)；
一涡轮(T)，传动连接到所述行星齿轮托架(C12、C21)；以及
一定子(S)，通过一个单向离合器，位于所述推进器和所述涡轮间，
其动力从输入轴(IS)输入，经所述复式行星齿轮机构传动到推进器(I)，带动涡轮(T)，然后由与涡轮(T)传动连接的行星齿轮托架(C12、C21)输出。
9.一种连续变速传动机构，包括：
一输入轴(IS)，向所述传动机构传递动力；
一输出轴(OS)，从所述传动机构输出动力；
一复式行星齿轮机构，包括：
(i)第一环形齿轮(R1)，由所述输入轴(IS)驱动；
(ii)第一单行星齿轮组(SP12)，与所述第一环形齿轮(R1)啮合；
(iii)第二双行星齿轮组(DP21)，其内侧齿轮与所述第一单行星齿轮组(SP12)一体形成；
(iv)第二环形齿轮(R2)，与所述第二双行星齿轮组(DP21)啮合；以及
(v)一行星齿轮托架(C12、C21)，可旋转地支撑所述第一和第二行星齿轮组(SP12、DP21)；
一推进器(I)，传动连接到所述行星齿轮托架(C12、C21)；
一涡轮(T)，传动连接到所述第二环形齿轮(R2)；
一定子(S)，通过一个单向离合器，位于所述推进器和所述涡轮间，
其动力从输入轴(IS)输入，经所述复式行星齿轮机构传动到推进器(I)，带动涡轮(T)，然后由与涡轮(T)传动连接的第二环形齿轮(R2)输出。
10.一种连续变速传动机构，包括：
一输入轴(IS)，向所述传动机构传递动力；
一输出轴(OS)，从所述传动机构输出动力；
一复式行星齿轮机构，包括：
(i)第一环形齿轮(R1)，由所述输入轴(IS)驱动；
(ii)第一双行星齿轮组(DP12)，与所述第一环形齿轮(R1)啮合；
(iii)第二单行星齿轮组(SP21)，与所述第一双行星齿轮组(DP12)的内侧齿轮一体形成；
(iv)第二环形齿轮(R2)，与所述第二单行星齿轮组(SP21)啮合；以及
(v)一行星齿轮托架(C12、C21)，可旋转地支撑所述第一和第二行星齿轮组(DP12、SP21)；
一推进器(I)，传动连接到所述行星齿轮托架(C12、C21)；
一涡轮(T)，传动连接到所述第二环形齿轮(R2)；
一定子(S)，通过一个单向离合器，位于所述推进器和所述涡轮间，
其动力从输入轴(IS)输入，经所述复式行星齿轮机构传动到推进器(I)，带动涡轮(T)，然后由与涡轮(T)传动连接的第二环形齿轮(R2)输出。
11.一种连续变速传动机构，包括：
一输入轴(IS)，向所述传动机构传递动力；
一输出轴(OS)，从所述传动机构输出动力；
一复式行星齿轮机构，包括：
(i)第一中心齿轮(S1)；
(ii)第一双行星齿轮组(DP12)，与所述第一中心齿轮(S1)啮合；
(iii)第二双行星齿轮组(DP21)，其外侧齿轮与所述第一双行星齿轮组(DP12)的外侧齿轮一体形成；
(iv)第二中心齿轮(S2)，与所述第二双行星齿轮组(DP21)啮合；以及
(v)一行星齿轮托架(C12、C21)，可旋转地支撑所述第一和第二行星齿轮组(DP12、DP21)，由所述输入轴(IS)驱动；
一推进器(I)，传动连接到所述第一中心齿轮(S1)；
一涡轮(T)，传动连接到所述第二中心齿轮(S2)；以及
一定子(S)，通过一个单向离合器，位于所述推进器和所述涡轮间，
其动力从输入轴(IS)输入，经所述复式行星齿轮机构传动到推进器(I)，带动涡轮(T)，然后由与涡轮(T)传动连接的第二中心齿轮(S2)输出。
12.一种连续变速传动机构，包括：
一输入轴(IS)，向所述传动机构传递动力；
一输出轴(OS)，从所述传动机构输出动力；
一复式行星齿轮机构，包括：
(i)第一环形齿轮(R1)；
(ii)第一双行星齿轮组(DP12)，与所述第一环形齿轮(R1)啮合；
(iii)第二双行星齿轮组(DP21)，其内侧齿轮与所述第一双行星齿轮组(DP12)的内侧齿轮一体形成；
(iv)第二环形齿轮(R2)，与所述第二双行星齿轮组(DP21)啮合；以及
(v)一行星齿轮托架(C12、C21)，可旋转地支撑所述第一和第二行星齿轮组(DP12、DP21)，由所述输入轴(IS)驱动；
一推进器(I)，传动连接到所述第一环形齿轮(R1)；
一涡轮(T)，传动连接到所述第二环形齿轮(R2)；
一定子(S)，通过一个单向离合器，位于所述推进器和所述涡轮间，
其动力从输入轴(IS)输入，经所述复式行星齿轮机构传动到推进器(I)，带动涡轮(T)，然后由与涡轮(T)传动连接的第二环形齿轮(R2)输出。
13.根据权利要求1-12中任何一项所述的连续变速传动机构，其特征在于，还包括：
一单行星齿轮机构，用于选择性地建立反向传动，包括：
(i)一反转中心齿轮(SR)，传动连接到所述复式行星齿轮机构中与涡轮(T)传动连接以输出动力的构件上；
(ii)一组单行星齿轮(SP)，啮合所述反转中心齿轮(SR)；
(iii)一反转行星齿轮托架(CR)，可旋转地支撑所述单行星齿轮组(SP)；
(iv)一反转环形齿轮(RR)，啮合所述单行星齿轮组(SP)，工作连接所述输出轴(OS)；
一反转制动器(B1)，选择接合所述反转行星齿轮托架(CR)，以进行反转传动；以及
一个直接离合器(CLD)，选择将所述复式行星齿轮机构的输出传动接合到所述输出轴(OS)，以正向驱动。
14.根据权利要求1-12中任何一项所述的连续变速传动机构，其特征在于，还包括：
一单行星齿轮机构，用于选择性地建立反向传动，包括：
(i)一反转中心齿轮(SR)，传动连接到所述输出轴(OS)；
(ii)一组单行星齿轮(SP)，啮合所述反转中心齿轮(SR)；
(iii)一反转行星齿轮托架(CR)，可旋转地支撑所述单行星齿轮组(SP)；
(iv)一反转环形齿轮(RR)，传动连接到所述复式行星齿轮机构的输出传动，与所述单行星齿轮组(SP)啮合；
一反转制动器(B1)，用于选择性地接合所述反转行星齿轮托架(CR)，以进行反转传动；以及
一直接离合器(CLD)，用于选择性地将所述复式行星齿轮机构的输出传动接合到所述输出轴(OS)，以正向驱动。
15.根据权利要求1-12中任何一项所述的连续变速传动机构，其特征在于，还包括：
一双行星齿轮机构，用于选择性地建立反向传动，包括：
(i)一反转中心齿轮(SR)，传动连接到所述复式行星齿轮机构中与涡轮(T)传动连接以输出动力的构件上；
(ii)一组双行星齿轮(DP)，啮合所述反转中心齿轮(SR)；
(iii)一反转行星齿轮托架(CR)，可旋转地支撑所述双行星齿轮组(DP)，所述反转行星齿轮托架传动连接所述输出轴(OS)；
(iv)一反转环形齿轮(RR)，啮合所述双行星齿轮组(DP)；
一反转制动器(B1)，用于选择性地接合所述反转环形齿轮(RR)，进行反向传动；以及
一直接离合器(CLD)，选择性地将所述反转行星齿轮托架(CR)接合到所述复式行星齿轮机构的输出传动，以正向驱动。
16.根据权利要求1-12中任何一项所述的连续变速传动机构，其特征在于，还包括：
一双行星齿轮机构，选择性地建立反向传动，包括：
(i)一反转中心齿轮(SR)，传动连接所述输出轴(OS)；
(ii)一组双行星齿轮(DP)，啮合所述反转中心齿轮(SR)；
(iii)一反转行星齿轮托架(CR)，可旋转地支撑所述双行星齿轮组(DP)，反转行星齿轮托架传动连接到所述复式行星齿轮机构的输出传动上；
(iv)一反转环形齿轮(RR)，啮合所述双行星齿轮组(DP)；
一反转制动器(B1)，选择性地接合反转环形齿轮(RR)，以进行反转传动；以及
一直接离合器(CLD)，选择性地将所述反转行星齿轮托架(CR)接合到输出轴(OS)，以正向驱动。
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